(57)【要約】【課題】  複数のクランプで支持する複数の包袋に粉末を、同粉末を乱舞させることなく同時充填する。【解決手段】  円盤１０が支持する複数対のクランプ１１が挟持する各包袋が、粉末貯留タンク１２の下域に到達すると、前記メインタンク１２は下降して複数の誘導筒を前記各包袋内に挿入し、そのあと前記メインタンクは前記の両誘導筒と一体に上昇を開始し、オーガスクリューの回転で粉末を両包袋に充填する。この場合制御器は、前記平袋の横幅数値から同包袋の立体形状を算出し、該平袋底部の槍先形状に合わせて両誘導筒の上昇スピードをコントロールするので、粉末の極端な落差はなくなり、同粉末の飛散乱舞を防止する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数対のクランプを１セットとして、これら各クランプにより挟持する包袋の運搬軌道に、複数の誘導筒を垂下するメインタンクを配置し、前記両誘導筒内それぞれにおけるオーガスクリューの回転で、前記タンク内の粉体を、前記複数の包袋に同時充填するロータリー包装機であって、
該包装機は、前記誘導筒における両オーガスクリューの動力源である第１スクリューモータと、第２スクリューモータとの回転角（粉体充填量）をコントロールする制御器を備え、また該制御器は、インプット装置を通して同制御器に入力される包袋の横幅数値から、同包袋の立体的形状を算出すると共に、この立体的形状と、前記各スクリユーモータからのフイードバック回転角検出信号とでもって、前記各包袋における充填粉体のレベル変化速度を検出し、前記の変化する充填粉体上面と、前記誘導筒下端との間隙を一定に保って前記メインタンクが上昇するように、同タンクを作動させる昇降機の上昇スピードをコントロールする一方、
前記運搬軌道における前記包袋の運搬方向に向け、前記タンクの後位に設置した第１重量計及び第２重量計それぞれによる前記各包袋計測値を、前記制御器に送信して設定値との誤差を算出する共に、前記誤差がなくなるように前記制御器は、前記第１スクリューモータと第２スクリューモータとの回転角（粉体充填量）を調整する構成の装置。
【請求項２】
昇降機が、各包袋に充填する粉体のレベル変化と、各誘導筒の下端との間隙を一定に保つように、前記各包袋底部から前記各誘導筒を引き上げるとき、同時に、前記各誘導筒内の各オーガスクリューを駆動する第１、第２各スクリューモータそれぞれの回転を調整し、前記昇降機と、第１、第２各スクリューモータとで、前記各包袋に充填する粉体のレベル変化と、前記各誘導筒の下端との間隙を一定に保っようにコントロールする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
運搬軌道における包袋の運搬方向に向け、第１重量計及び第２重量計の後位に、第１補充ノズルと第２補充ノズルとを１セットとして設置し、前記第１重量計及び第２重量計それぞれによる各包袋計測値を、前記制御器に送信して最終設定値との誤差を算出する共に、前記誤差がなくなるように前記第１補充ノズルと第２補充ノズルそれぞれから前記各包袋に粉体補充を行なう構成の請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
運搬軌道における包袋の運搬方向に向け、第１補充ノズルと第２補充ノズルとの後位に、複数の掴み出し量調整機を１セットとして設置し、これら調整機でもって、各包袋に対する過剰充填量の排除を行なう請求項３に記載の構成の装置。
【請求項５】
昇降機が備えるメインタンクの上下動を、サーボモータにより回転するボールねじの螺旋推力によって行なうように構成すると共に、前記サーボモータと制御器とを閉ループのコントロール回路を介して接続した請求項１または２に記載の装置。
【請求項６】
昇降機が備えるメインタンクの上下動を、流体シリンダーにおけるピストンロッドのストローク推力によって行なうように構成する一方、前記流体シリンダーサーと流体ポンプとをサーボバルブを介して連結すると共に、前記ピストンロッドに係合するストローク量検出器からのパルス信号と、制御器からのパルス信号とでもって、前記サーボバルブによる前記ピストンロットケの速度コントロールを行なう請求項１または２に記載の装置。
【請求項７】
掴み出し量調整機を、内部にピストンを配置した下端開口形の吸引ノズルにより形成し、前記ノズルの下端を、包袋内の粉体に沈めながら、ポンプの吸引力で前記ピストンを引き上げて、前記ノズル内に生ずるスペース内に過剰粉末を吸い込むようにした請求項４に記載の装置。
【請求項８】
ノズルを下端に支える母体内部の雌ねじ部に、雄ねじを介して回転自在に支持した棒状ストッパーの下端を、前記ノズル内部のピストンに対向状に臨ませると共に、前記雄ねじ回転による前記ストッパーの軸方向に変位により、前記ノズル内における前記ピストンの引き上げ量を調整するようにした請求項７に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タンクに貯留する小麦粉のような微粒物を、オーガスクリュウでもつて容積計量しながら、複数の包袋内に同時充填する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記の第１文献は、２つの包袋に同時に微粒物を充填する装置を開示し、その構造は、粉体貯留タンクから垂下する誘導筒内にオーガスクリュウを設置し、リフトでもつて上昇する容器を下方から前記誘導筒に被せ、前記オーガスクリュウの回転による前記容器内での粉体充填量の増加に合わせて前記容器を前記リフトでもって下降させると共に、前記リフトが備えるロードセルでもって測定する粉体重量の増加に合わせて、粉体の充填量を次第に減少させながら、同時に、前記リフトによる前記容器の降下速度を低下させ、最終的に、前記容器への充填停止及び、前記容器の降下停止を行なう構成である。
【０００３】
しかし、微粒物充填に用いる容器が平袋の場合、該平袋の断面は、袋底が絞られた剣先形であり、充填に当たり、物理的にこの底部分では当初、粉体のレベルが急速に上昇することになるので、前記特許文献に開示されるような、粉体の重量に合わせて容器の下降速度と、粉体充填量とを調整する方法では、当初の、前記底部に対する充填に当たり、該底部で粉体が急速増量することになり、前記粉体を排出する誘導筒が埋没することが避けられないという問題がある。
【０００４】
前記問題を解決する手段としては、容器内で予め前記誘導筒を袋底からやや高く離反して配置し、かかる状態で前記誘導筒から袋底に向けて粉体を排出するようにすれば、底部での粉体の急速増量に対応して誘導筒が埋没するのを避けることが可能になるが、このような、前記の誘導筒と袋底との間の落差が大きい状態では、充填する粉体が袋内で舞い上り、袋口の溶着シールに悪影響を及ぼす欠点があるように、この種装置による容器の下降速度を調整する方法では、容器内部での粉末乱舞を止めるシビアなコントロールの基で能率を上げることは不可能であった。しかもクランプで包袋を支持して下降させながら粉体を充填する方法においては、それを停止するときの包袋の慣性は充填する粉体の重量に比例するので、前記クランプから包袋がずれ落ちるのを防ぐには、下降する包袋を緩やかに停止させなければならず、この点でも能率低下がある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−６８１３７号公報
【発明の開示】
【０００６】
本発明は、包袋への粉体の初期充填能率及び、前記充填の終期測定能率を上げる目的のために、複数対のクランプを１セットとして、これら各クランプにより挟持する包袋の運搬軌道に、複数の誘導筒を垂下するメインタンクを昇降機を介して配置し、前記両誘導筒内それぞれにおけるオーガスクリューの回転で、前記タンク内の粉体を、前記複数の包袋に同時充填するロータリー包装機であって、該包装機は、前記誘導筒における両オーガスクリューの動力源である第１スクリューモータと、第２スクリューモータとの回転角（粉体充填量）をコントロールする制御器を備え、また該制御器は、インプット装置を通して同制御器に入力される包袋の横幅数値から、同包袋の立体的形状を算出すると共に、この立体的形状と、前記各スクリユーモータからのフイードバック回転角検出信号とでもって、前記各包袋における充填粉体のレベル変化速度を検出し、前記の変化する充填粉体上面と、前記誘導筒下端との間隙を一定に保って前記メインタンクが上昇するように、同タンクを作動させる昇降機の上昇スピードをコントロールする一方、前記運搬軌道における前記包袋の運搬方向に向け、前記タンクの後位に設置した第１重量計及び第２重量計それぞれによる前記各包袋計測値を、前記制御器に送信して設定値との誤差を算出する共に、前記誤差がなくなるように前記制御器は、前記第１スクリューモータと第２スクリューモータとの回転角（粉体充填量）を調整する構成する。
【０００７】
前記装置での作業に先立ち、制御器は演算機能でもって、複数の平袋を広げた状態の立体的形状を算出する。これは、前記各包袋の内部容積を立体的に読み出すもので、このように割り出した包袋の受け入れ容積に基づき制御器は、この包袋の立体的形状と、両スクリユーモータからのフイードバック回転角検出信号とから、複数の各包袋の剣先部分における充填粉体のレベル変化速度を検出する。そして前記の変化する充填粉体レベルに合わせて、前記誘導筒の上昇速度が一致するように、昇降機のスピードをコントロールするのである。この結果、平袋底部に対する粉体充填においても誘導筒は、増量する粉体の上面から離れず、また粉末に埋没しないように上昇し、包袋内での粉末の飛散を防止するのである。
【０００８】
そして複数の包袋への、粉末の同時充填では、前記充填に使用する複数のオーガスクリューの加工誤差による個性差があり、当然両包袋への充填量に誤差が発生するので、第１重量計及び第２重量計それぞれによる前記各包袋計測値を、前記制御器に送信して設定値との誤差を算出する共に、前記誤差がなくなるように前記制御器は、前記第１スクリューモータと第２スクリューモータとの回転角（粉体充填量）を調整するし、また、複数誘導筒における粉体密度誤差により一時的に充填誤差が生じた場合も、前記第１スクリューモータと第２スクリューモータとの回転角（粉体充填量）を調整するのである。
【実施例１】
【０００９】
図１に示すロータリ包装機は、円盤１０の周囲に放射状に突き出る、複数対を１セットとする１０セット分のクランプ１１を備え、前記円盤は前記各クランプ１１を、丸付き数字に示す１０箇所のセクションで一次停止するように間歇運搬し、１のセクションで供給される複数の包袋を１対のクランプ１１は挟持して、前記各セクションを経由して搬送しかつ最終セクショウで解放するもので、５のセクションには粉体貯留用のメインタンク１２を、また６のセクションには第１重量計１３と第２重量計  １４とを１セットとして設置し、さらに７のセクションには複数の補充ノズルを備える補充タンク１５を設け、さらに後方に、複数のシールバー１６を１セットとするシール装置及び、複数の冷却バー１７を１セットとするシール冷却装置をそれぞれ設置して構成する。
【００１０】
図２は、前記包装機の一部を斜め下から見た状態を示し、一対の前記クランプ１１のアーム２０の基端をピン２１によって枢支する前記円盤１０は、軸受け２２に支持した主軸２３の動力でもって回転するが、前記軸受け２２の上面のカム面の変化が、レバー、リンク２４及び一対の扇形歯車２５を介して前記アーム２０に伝わることにより、引きバネ２６の力と協力して一対のクランプ１１の間隔を変化させるのであり、前記円盤１０が停止している場合は、最外部の筒カム２７の回転で、該カム２７を螺旋溝２８の勾配を利用して上下動させることで、同クランプ１１の間隔を変位させることができ、かかるクランプ１１の間隔変化によって、同クランプ１１に両側縁を挟持される包袋の袋口は開閉するのである。
【００１１】
図３に示すごとく前記アーム２０は、その内部に配置したコイルスプリング２９の張力が、クランプ１０を閉鎖して包袋３０を挟持する力として働き、一方、下方に突き出るピン３１に対して回転腕３２の押力を作用させることにより、前記クランプ１０は包袋３０の挟持力を解放するものであり、前記回転腕３２のピン３３を軸とする回転運動は、レバー３５を介して溝カム３４から伝えられるが、このクランプ１０を開閉する回転腕３２の配置場所は、図１における１、６、１０の各セクションである。つまり前記の６のセクションにおいては、複数の重量計１３，１４が粉体を充填した複数の包袋の重量を計測するために、クランプ１１から一旦各包袋を解放する必要上、前記回転腕３２を設置しているのである。
【００１２】
図４は、図１の側面を示すもので、複数対のクランプ１１に挟持する各包袋３０の運搬軌道に配置する、既に説明したメインタンク１２の一部断面を示し、該メインタンクは下方に一対の誘導筒３６を垂下すると共に、これら両誘導筒内部にそれぞれ配置したオーガスクリュウー３７を、それぞれ軸３８を介して上部のケース３９内の、第１スクリューウモータ４１と第２スクリューウモータ４２とに連結する一方、前記タンクの蓋を貫くシュート４３を通して内部に粉体補給を行う構造である。
【００１３】
図５は前図の側面を示すもので、機台から突き出る上下のブラケット４５に固定するガイド棒４６に、前記のメインタンク１２を、スリーブ４７を介してスライド自在に支持すると共に、前記スリーブ４７の両側に固定する一対の雌ねじ要素４８を、ねじ棒４９に係合して昇降機５０を構成する。下域のリフトモータ５１の動力により前記ねじ棒４９を回転することにより、前記メインタンク１２と一体の複数の誘導筒３６は、円盤１０に支持したクランプアーム２０の先端のクランプで懸垂する包袋３０内を上下動するのである。
【００１４】
図６において斜めで示したメインタンク１０は、第１、第２の各スクリュウモータ４１，４２と、制御器６０とをそれぞれフイードバック回路５３をもつ閉回路状コントロール回路５４を介して連結する。また前記タンク１２の昇降用ねじ棒４９を操作するリフトモータ５１と、前記制御器６０とをフイードバック回路５５をもつ制御回路５６介して連結する。
【００１５】
図７は、前記制御器６０と、その他の構成要素との連結を示すブロック図であり、前記制御器６０に対し、キーボードのようなインプット要素６１から、包装に使用する包袋の横幅数値を入力すると、メモリー６２が蓄積するデータに基づき、演算器６３は、まず前記包袋の立体形状を算出する。つまり前記各包袋の横幅数値により同包袋の開口面積は算出が容易であるから、この算出データから開口した同包袋の縦断面形状を算出する。要するにこの縦断面形状には袋底の槍先形状が含まれ、その容積算出が容易であるから、この槍先形状部分に対して誘導筒からの粉体排出量が適合するように、図５において制御器６０は、リフトモータ５１からのフイートーバック信号５５を受けながら、コントロール回路５６を通して同モータ５１の速度、つまりメインタンク１２の上昇速度を、包袋３０の槍先形状に合わせて変速するのであり、この場合メインタンク１２は袋底部分において、最初は素早く、徐々にスピードを緩め、その後一定速度を維持するのである。
【００１６】
袋底において変化する充填粉体上面と、前記誘導筒３６の下端との間隙を一定に保つために、昇降機は８０は、袋底部で誘導筒３６を素早く上昇させ、その後スピードを徐々に緩めるが、これとは対称的に第１、第２各スクリューモータ４１，４２のスピードを観察した場合、これらは袋底で当初、低速回転し、その後徐々に高速化する必要があるので、前記昇降機８０のリフトモータ５１と、第１、第２各スクリューモータ４１，４２との共同的コントロール作用により、変化する充填粉体上面と、前記誘導筒下端との間隙を一定に保つようにすると、その分、メインタンク１２の上昇初期スピードを緩み得る利点がある。
【００１７】
図１におけるメインタンク１２の後位に設置する第１、第２の各重量計１３，１４それぞの具体例は、図８に示すごとくベース７０の両側それぞれに、可動クランプ７１を、軸７２を介して支持し、前記一側の軸７２をモータ７３により操作可能な構成にする。つまり上面から眺めるクランプアーム７４はいずれも縦長であり、前記モータ７３によって一側の軸７２を正逆転することにより、連係リンク７５，７６で繋ぐ両クランクアーム７４上端の各可動クランプ７１は、前記各軸７２を支点に接近また離反するするもので、ロータリ包装機における一対のクランプ１１が支持する包袋３０の両側縁を、前記クランプ１１が解放する寸前に掴んで支持することができ、同時に、前記ベース７０に組み込んだロードセルが包袋３０及び、内部の粉体の重量を計測するのである。そして図７においてこの各重量計１３，１４による計測値を、制御器６０に入力する。
【００１８】
ずでに説明したように、図４における複数のオーガスクリュー３７には加工誤差が考えられ、第１、第２両モータ４１，４２を同速で駆動する限り、各包袋３０に対する粉体の充填量に誤差が生ずるのは必然と思わなければならず、かかる個性の差を補うべく、図７において第１、第２の各重量計１３，１４による計測値を入力する制御器６０は、前記各重量計１３，１４の計測誤差に基づき、第１、第２の両スクリューモータ４１，４２いずれか、又は相互の回転角を調整するのである。そしてまた、充填粉体の密度差により複数包袋３０間に計量差が生じたときも、制御器６０は第１、第２の両スクリューモータ４１，４２いずれか、又は相互の回転角を調整し、常に複数包袋間での極端な誤差の発生を防止するのである。
【００１９】
図１における第１、第２の各重量計１３，１４の後位に設置する補充タンク１５は、
図１４に示すごとき細長き複数の補充ノズル６５を垂下し、これら各ノズルはそれぞれ内部にオーガスクリューを備え、前記補助タンク１５全体が昇降装置により昇降する構成である。要するに、図１におけるメインタンク１２の複数のオーガスクリューは、例えば設定値の９５パーセントの粉体を包袋に充填するように設定している場合、後位の、補助タンク１５の複数のノズル６５は残る５パーセントの補充を行なうように設定が図られており、仮にメインタンク１２における複数の包袋の計測値が、設定値９５パーセントよりも過不足している場合は、前記第１、第２の各重量計１３，１４は制御器を介して、後域の補充ノズル６５により設定値に達するように、粉末補充量をコントロールするのである。
【００２０】
前記補充ノズル６５を小径のパイプが形成し、内部のオーガスクリューの回転角と粉末の排出量とはほぼ比例するので、各包袋間での誤差を少なくするために、通常の粉末補充は匙量程度である。従って、メインタンク１２における計測不足を見込み補充する当該セクションは、重量計測機構を備えない。しかし、メインタンク１２には時たま極端に圧縮した粉塊が補給され、当該セクションで包袋は既に設定値を超過する場合があり、第１、第２の各重量計１３，１４がかかる事態を感知したときは、図１における８のセクションに設置した摘み出し量調整機８０は、前記各重量計１３，１４による過剰粉体を包袋から、下記のごとく排除するのである。
【００２１】
すなわち図９に示すように、前記の摘み出し量調整機８０は、内部にピストン６７を配置した吸引ノズル６８を、筒状母体６９の下面に垂下して連結すると共に、前記母体内に形成した雌ねじ７７部分に、雄ねじ６４を介して係合した棒状ストッパー７９の下端を、前記ピストン６７に対向して配置する一方、前記母体内部の密封空間７８と、吸引、吐出両機８１，８２とを、２位置４方切換え弁８３を介して連結構成するものである。
【００２２】
さらに前記の摘み出し量調整機８０は、図１０に示すように、前記雄ねじ６４の操作軸８４上端の滑りキー８５を、前記母体６９に回転自在に支持する歯車８６に対しスライド自在に係合一方、操作腕８７に固定するモータ８８のピニオン８９を、前記歯車８６と係合するもので、前記ピニオン８９の回転動力に伴う雄ねじ６４の軸方向への推力を、ストッパー７９に伝えることにより、図１１において前記ストッパー７９は上下に変位し、同ストッパー７９の下端と、ピストン６７の上面との間隔９０を可変設定することができ、図９の弁８３を切換えて、吸引機８１の空気吸引力を密封空間に伝えることにより、図１１のピストン６７を、前記間隔９０に相当する領域分だけ引き上げ可能になるのである。
【００２３】
そこで使用に当たっては、図１２のごとく、吸引ノズル６８を粉体９１内に沈めると同時に、真空吸引力ピストン６７を引き上げ、ノズル内部の負圧域に粉体を吸い込み取り出すことができもので、そのあと、図９の吐出機８２の吐出圧でノズル６８内の粉体を排除することができ、前記モータ８８の回転角を、第１、第２重量計１３，１４からの信号で調整して粉体排除量をコントロールするのである。
【実施例２】
【００２４】
図１３は、メインタンク１２を上下する昇降機の実施例で、シリンダー９２と、そのピストンロッド９３を操作するポンプ９４とを、サーボ弁９５を介して連結すると共に、制御器６０の指令信号回路９８を通しサーボ増幅機９７を介して前記サーボ弁９５にパルス信号を送り、ピストンロッド９３によるメインタンク１２の上昇スピードをコントロールし、位置検出器９６からサーボ増幅器９７を介して前記サーボ弁９５に送られるパルスにより、前記ピストンロッド９３の停止位置をコントロールする構成である。なおサーボ弁９５の構造は一般的であるので、流量制御構造の表示及び、方向切換え表示はそれぞれ省略した。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】ロータリ包装機の全体平面図
【図２】前記包装機の一部を下斜めからみる斜視図
【図３】前図の側面図
【図４】メインタンクの一部断面図
【図５】前図の側面図
【図６】メインタンクと制御器とを繋ぐコントロール回路図
【図７】コントロール装置のブロック図
【図８】重量計の平面図
【図９】摘み出し調整機の部分断面図
【図１０】前図の残る部分の断面図
【図１１】吸引ノズルの断面図
【図１２】吸引ノズルの作用説明図
【図１３】実施例２説明図
【図１４】補充タンクの側面図
【符号の説明】
【００２６】
１１…クランプ
１２…メインタンク
１３…第１重量計
１４…第２重量計
１５…補助タンク
３０…包袋
３６…誘導筒
３７…オーガスクリュー
４１…第１スクリューモータ
４２…第２スクリューモータ
４９…ボールねじ
５０…昇降機
５１…リフトモータ
５４…コントロール回路
５６…制御回路
６０…制御器
６５…補助ノズル
６７…ピストン
６８…吸引ノズル
６９…母体
７９…棒状ストッパー
８０…摘みだし調整機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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